[发明专利]一种组织工程水凝胶支架及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种组织工程水凝胶支架，其特征在于，包括含有骨髓间充质干细胞和内皮细胞的胶原蛋白微球和由甲基丙烯酰化明胶交联网络和纤维蛋白形成的水凝胶，所述胶原蛋白微球分散在所述水凝胶中，其中，所述甲基丙烯酰化明胶交联网络中甲基丙烯酰化明胶和所述纤维蛋白的质量比为3-8：1。

2.根据权利要求1所述的组织工程水凝胶支架，其特征在于，所述甲基丙烯酰化明胶交联网络中甲基丙烯酰化明胶和所述纤维蛋白的质量比为5：1。

3.根据权利要求1所述的组织工程水凝胶支架，其特征在于，所述组织工程水凝胶支架的横截面每平方毫米含有3-12个所述胶原蛋白微球，且所述胶原蛋白微球直径为150-350μm。

4.根据权利要求1所述的组织工程水凝胶支架，其特征在于，所述胶原蛋白微球内部含有细胞悬液，所述细胞悬液的细胞浓度为4×10⁵-8×10⁵个/mL。

5.根据权利要求4所述的组织工程水凝胶支架，其特征在于，所述细胞悬液中所述内皮细胞和所述骨髓间充质干细胞的浓度比为1：1-5。

6.根据权利要求1所述的组织工程水凝胶支架，其特征在于，所述胶原蛋白为Ⅰ型胶原蛋白；

所述甲基丙烯酰化明胶交联网络为甲基丙烯酰化明胶光交联网络，由甲基丙烯酰化明胶在光引发剂的作用下交联聚合而成。

7.一种组织工程水凝胶支架的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-6任一项所述的组织工程水凝胶支架，包括以下步骤：

S1、将含有骨髓间充质干细胞和内皮细胞的细胞悬液加入到胶原蛋白溶液中，得到微球前体溶液，通过微流控技术，采用油包水结构制备胶原蛋白液滴，将所述胶原蛋白液滴固化之后除去油相，制得胶原蛋白微球；

S2、将所述胶原蛋白微球置于杂交生长培养基中培养，得到细胞活性良好的胶原蛋白微球溶液；

S3、将甲基丙烯酰基明胶溶液和纤维蛋白溶液混合，所述甲基丙烯酰化明胶和所述纤维蛋白的质量比为3-8：1，再加入引发剂，得到水凝胶前聚体溶液；

S4、将所述胶原蛋白微球溶液和所述水凝胶前聚体溶液混合，得到生物墨水，将所述生物墨水置于低温下使其从液态变为凝胶态；

S5、通过3D打印技术将所述生物墨水打印成型，固化得到组织工程水凝胶支架。

8.根据权利要求7所述的组织工程水凝胶支架的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述微球前体溶液中细胞浓度为4×10⁵-8×10⁵个/mL，且所述内皮细胞和所述骨髓间充质干细胞的浓度比为1：1-5，所述胶原蛋白浓度为8-11mg/mL；

通过微流控技术，采用油包水结构制备胶原蛋白液滴时，以所述微球前体溶液为分散相，无菌矿物油为连续相，所述分散相的泵入流速为5-30μL/min，所述连续相的泵入流速为50-300μL/min，制备得到的所述胶原蛋白微球直径为150-350μm。

9.根据权利要求7所述的组织工程水凝胶支架的制备方法，其特征在于，步骤S4中，将所述胶原蛋白微球溶液和所述水凝胶前聚体溶液按体积比4：1混合，得到所述生物墨水，将所述生物墨水置于10-18℃下预冷15-20min，使其从液态变为凝胶态；

步骤S5中，通过直写打印工艺，在15℃、0.5-0.7MPa气压强度条件下，以2-5mm/s的打印速度挤出凝胶态所述生物墨水，在紫外辐射灯下照射15-20s，光固化功率为30％-50％，固化得到所述组织工程水凝胶支架，所述组织工程水凝胶支架横截面每平方毫米含有3-12个所述胶原蛋白微球。

10.如权利要求1-6任一项所述的组织工程水凝胶支架在制备组织工程支架中的应用。